核電廠主給水泵轉(zhuǎn)速控制

核電廠主給水泵轉(zhuǎn)速控制摘要：本文結(jié)合多年核電廠調(diào)試、運行工作經(jīng)驗，對核電廠主給水泵轉(zhuǎn)速控制進行總結(jié)，并對核電廠主給水泵轉(zhuǎn)速控制的實現(xiàn)方式進行探討，得出良好控制實踐。關(guān)鍵詞：主給水泵轉(zhuǎn)速控制、數(shù)字化控制、液力耦合器SpeedcontrolofmainfeedwaterpumpinnuclearpowerplantZhouZurongAbstract：Basedonyearsofexperienceincommissioningandoperationofnuclearpowerplants,thispapersummarizesthespeedcontrolofthemainfeedwaterpumpinnuclearpowerplants,anddiscussestherealizationmethodsofthespeedcontrolofthemainfeedwaterpumpinnuclearpowerplants,andobtainsgoodcontrolpractices.Keywords:Mainfeedwaterpumpspeedcontrol,digitalcontrol,hydrauliccoupler.引言主給水泵系統(tǒng)是核電機組運行所必需的重要系統(tǒng)之一，是核電廠二回路中提供給水的重要設(shè)備。電廠每套機組一般共有三臺電動給水泵。正常運行時，兩臺運行，一臺備用，任何一臺給水泵均可作為備用泵。當(dāng)兩臺運行泵中有一臺事故停泵時，備用泵自動投入運行。運行人員操作主控制室臺盤上的旋推式燈開關(guān)進行電動給水泵的啟停，通過分散控制系統(tǒng)（DCS）的順序控制系統(tǒng)（scs）邏輯執(zhí)行。并且，三臺電動給水泵的轉(zhuǎn)速均有DCS控制，DCS接受現(xiàn)場信號后，將信號輸入給就地的液力耦合器來控制主給水泵的轉(zhuǎn)速。

主給水泵轉(zhuǎn)速的理論依據(jù)及實現(xiàn)數(shù)字化控制1.給水泵調(diào)速的理論依據(jù)轉(zhuǎn)速控制的目的是保證蒸汽發(fā)生器的給水母管和蒸汽母管之間的壓差等于一個隨負(fù)荷變化的整定值,以維持給水控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)閥前后壓差恒定使調(diào)節(jié)閥的開度與流量始終保持良好的線性關(guān)系,改善調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)特性。下圖1是給水泵調(diào)速的理論依據(jù)：0.&0Q10.&0Q1Jak100\圖1給水母管與蒸汽母管之間的壓降示意圖調(diào)節(jié)的理論依據(jù)是給水母管和蒸汽母管的總壓降A(chǔ)P,而AP由上圖的API△P2,AP3,AP4組成：P1為給水泵出口與蒸發(fā)器給水進口之間的高度位差,是固定值：P2為主給水調(diào)節(jié)閥閥門前后壓降,設(shè)計為恒定值：P3蒸汽發(fā)生器二次側(cè)的壓降,隨負(fù)荷而變：

P4蒸汽管線和給水管線內(nèi)的壓降，隨負(fù)荷而變：1.給水泵調(diào)速的數(shù)字化控制宦—＜中I I vwaJH:=V■....1蠱鼻二口勺邑-1宦—＜中I I vwaJH:=V■....1蠱鼻二口勺邑-1二二二二二一-二二■二一一圖2主給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的SAMA原理圖圖2是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的原理圖，以汽水壓差作為過程值，汽水母管差壓信號由ARE003/004/005/MPD三塊壓差表測量，并且經(jīng)過中選；主蒸汽流量有001/003/004MPD,002/005/006MPD測得，且經(jīng)過中選后求和運算，得出一個汽機負(fù)荷信號，然后經(jīng)過PID調(diào)節(jié)器ARE401RC與汽水母管差壓中選信號進行做差比較，將偏差信號平均分成3份，分別送到APA101RC,APA201RC,APA301RC，再送到就地的液力耦合器，通過液力耦合器調(diào)節(jié)給水泵轉(zhuǎn)速，其中3號泵為備用泵，泵本身沒有運行，但是在調(diào)節(jié)過程中，3號機的液力耦合器仍然工作，為的是兩臺運行的泵其中一個跳泵時，備用泵能夠快速的按照液力耦合器的調(diào)節(jié)達到指定轉(zhuǎn)速，同時保證泵的出口壓頭和流量都隨負(fù)荷變化而變化。轉(zhuǎn)速的控制部分可以由DCS控制和主控臺盤上的SPEC200手操同時控制，但DCS控制優(yōu)先。轉(zhuǎn)速控制的本身允許條件給水泵轉(zhuǎn)速控制時，只有泵本身的運行條件滿足時，才能進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。電動給水泵組有給水泵、液力耦合器、電動機、前置泵組成，其中前置泵將除氧器的水打入給水泵，液力耦合器接受調(diào)節(jié)信號，通過變速使給水泵將給水打入高壓加熱器。1.1.液力耦合器液力耦合器是給水泵調(diào)速的主要設(shè)備，采用無極調(diào)速，初級轉(zhuǎn)速為5921轉(zhuǎn)由于2.6%的滑差損失，所以最大輸出轉(zhuǎn)速為5768轉(zhuǎn)，內(nèi)部有主動輪和次級輪之分，主動輪之間的增速比為29比115，主動輪連接電動機，次級輪連接給水泵，調(diào)速過程中,液力耦合器內(nèi)的勺管接受信號，通過內(nèi)部電液轉(zhuǎn)換裝置，改變的勺管調(diào)節(jié)深度，調(diào)節(jié)耦合器內(nèi)的工作油量，工作油量越大，則耦合器內(nèi)的壓力越大，則次級輪與主動輪轉(zhuǎn)速越接近，但是不會超過主動輪的轉(zhuǎn)速。圖3為液力耦合器示意圖，從圖中可以開始看出液力耦合器共有兩個綠色的調(diào)節(jié)棒，5為工作油調(diào)節(jié)棒，6為勺管，勺管的控制有1電液裝換裝置控制，1接受DCS給的4-20MA信號，轉(zhuǎn)換為勺管的位移信號，通過勺管的深度調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)耦合器內(nèi)的油膜厚度，達到轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)；5與6為機械對應(yīng)關(guān)系，工作油量調(diào)節(jié)主要是為節(jié)省能量，同時帶走耦合器工作時產(chǎn)生的熱量。

圖3圖3液力耦合器1-.電液轉(zhuǎn)換裝置.（VEHS圖5.17-3） 2..3-均為主動輪（增速比為29：115）4-次級輪.5.工作油控制棒.6.勺管H冶減心on2S/ch：kdragr?T?cfVE^Sm-cant^t廿冊寸fGWJ陽E旳血2外3訶日尸如陽PaSi'tofiiTPgGdntnj.U-erMagn百勺匸Err■&c^ntmisrUo什沏pjnVa5fftrcantmj'BrPa^rfronpffkup占Da廠?沖gpaEaningsj^inder§￡cm,&tufl&圖3VEHS內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖該電液轉(zhuǎn)換裝置工作原理為，通過6接收控制命令，PID3接收6和7的偏差信號，經(jīng)過計算后輸送給4磁性控制器，控制5控制片，調(diào)節(jié)AB通道的進油量，達到控制8的兩個腔室的油量，8內(nèi)部的調(diào)節(jié)桿連接9勺管，最終控制勺管深度，以此控制液力耦合器的工作油量，最終達到控制給水泵的轉(zhuǎn)速。主給水泵組本體有溫度探頭，振動探頭，軸位移探頭和轉(zhuǎn)速探頭組成，其中參與跳泵的只有溫度信號，與1#、2#機組相比，減少了軸位移探頭跳泵的信號。溫度信號分別布置在給水泵、前置泵的驅(qū)動端和非驅(qū)動端上面以及電動機上，采用三取二的跳泵邏輯由控制系統(tǒng)進行控制。下表僅列出A泵前置泵和給水泵的溫度探頭和振動探頭分布：（B/C泵與A泵一樣，僅僅編號差別）表1A泵給水泵和前置泵的探頭分布設(shè)計編號設(shè)備名稱設(shè)計說明APA1雙支給水泵A前置泵驅(qū)動端徑向01KT熱電阻軸承溫度1APA1雙支給水泵A前置泵驅(qū)動端徑向02KT熱電阻軸承溫度2APA1雙支給水泵A前置泵驅(qū)動端徑向03KT熱電阻軸承溫度3APA1雙支給水泵A前置泵非驅(qū)動端徑04KT熱電阻向軸承溫度1APA1雙支給水泵A前置泵非驅(qū)動端徑05KT熱電阻向軸承溫度2

APA1雙支給水泵A前置泵非驅(qū)動端徑06KT熱電阻向軸承溫度3APA107KT雙支熱電阻給水泵A前置泵非驅(qū)動端推力軸承溫度1APA1雙支給水泵A前置泵非驅(qū)動端推08KT熱電阻力軸承溫度2APA1雙支給水泵A前置泵非驅(qū)動端推09KT熱電阻力軸承溫度3APA1雙支給水泵A主泵驅(qū)動端徑向軸11KT熱電阻承溫度1APA1雙支給水泵A主泵驅(qū)動端徑向軸12KT熱電阻承溫度2APA1雙支給水泵A主泵驅(qū)動端徑向軸13KT熱電阻承溫度3APA1雙支給水泵A主泵非驅(qū)動端徑向14KT熱電阻軸承溫度1APA1雙支給水泵A主泵非驅(qū)動端徑向15KT熱電阻軸承溫度2APA116KT雙支熱電阻給水泵A主泵非驅(qū)動端徑向軸承溫度3APA117KT雙支熱電阻給水泵A主泵非驅(qū)動端推力軸承溫度1APA118KT雙支熱電阻給水泵A主泵非驅(qū)動端推力軸承溫度2APA119KT雙支熱電阻給水泵A主泵非驅(qū)動端推力軸承溫度3APA101MV振動檢測元件給水泵A前置泵驅(qū)動端軸承振動XAPA102MV振動檢測元件給水泵A前置泵驅(qū)動端軸承振動YAPA103MV振動檢測元件給水泵A前置泵非驅(qū)動端軸承振動X

APA1振動給水泵A前置泵非驅(qū)動端軸04MV檢測元件承振動YAPA105MV振動檢測元件給水泵A主泵驅(qū)動端軸承振動XAPA106MV振動檢測元件給水泵A主泵驅(qū)動端軸承振動YAPA107MV振動檢測元件給水泵A主泵非驅(qū)動端軸承振動XAPA108MV振動檢測元件給水泵A主泵非驅(qū)動端軸承振動YAPA110MV振動檢測元件給水泵A液力耦合器輸入軸承側(cè)振動APA111MV振動檢測元件給水泵A液力耦合器初級軸承側(cè)振動APA112MV振動檢測元件給水泵A液力耦合器輸出軸承側(cè)振動這些溫度探頭在控制系統(tǒng)中采取三取二跳泵原則，溫度達到90°C時，產(chǎn)生報警信號，100C時，給水泵跳閘。廠家的給水泵和前置泵振動值達到7.1mm/s時報警，跳閘值11.2mm/s，液力耦合器的振動值在5.6mm/s時報警，8mm/s時跳閘。34#機組的振動值沒有進入DCS參與跳閘控制，只是進行了顯示。改進及調(diào)試過程中問題1.1.改進項初始機組主給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)使用的“汽/水壓差”信號（量程為0—1.6MPa）是通過“主蒸汽壓力”的VVP004MP測量信號（量程為0—8MPa）和“主給水壓力”的ARE002MP測量信號（量程為0—10MPa）相減得出的。這樣導(dǎo)致當(dāng)測量信號有變化時，壓差信號將進行5—6倍的放大，對主給水泵轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)帶來很大的擾動，影響機組的安全、穩(wěn)定運行。因此在后續(xù)機組增加汽水壓差變送器ARE003/004/005MPD（3塊，形成中選邏輯）,壓差變送器直接測得壓差信號，而不是通過相減運算得出，減少了信號放大后造成的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。1.1.△P壓降的調(diào)整修正主給水泵轉(zhuǎn)速電動給水泵轉(zhuǎn)速的最初調(diào)試是根據(jù)設(shè)計院的理論值在控制系統(tǒng)中進行參數(shù)設(shè)置，后續(xù)機組的負(fù)荷信號通過滿負(fù)荷的總流量表示，滿負(fù)荷時約為3900t/h，理論值A(chǔ)P最大為12bar，通過現(xiàn)場實際驗證發(fā)現(xiàn)，理論值偏小，并且根據(jù)現(xiàn)場實際汽機負(fù)荷和主給水調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)開度，通過恒定的閥門壓降設(shè)計時只有3.5±0.5BAR,雖然閥門壓降能夠控制下來，但是在滿負(fù)荷工況下，主調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)開度會達到75%，由于調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)不是線性的，即在90%的開度之上時，實際的調(diào)節(jié)流量不會正比例的增長，在這樣的工況下，當(dāng)旁閥全關(guān)閉時，主調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力不能滿足全負(fù)荷工況需求，所以最終通過現(xiàn)場實際運行試驗及重新修正汽水壓差A(yù)P到14bar，才將主給水調(diào)節(jié)閥門的壓降恒定在6.5±0.3BAR，這時,主調(diào)閥的開度降到50%，當(dāng)旁閥全關(guān)時，主調(diào)閥也就開到75%，大大調(diào)高了主調(diào)

節(jié)閥的調(diào)節(jié)能力，提咼主給水的調(diào)節(jié)性能，下表為修正后的AP與負(fù)荷關(guān)系的對照表。△P(Mpa)0.60510.61250.61560.640.971.11.151.31.4△P(Mpa)0.60510.61250.61560.640.971.11.151.31.4100 4000 1.41.1.現(xiàn)場儀表問題在機組運行期間，給水泵和前置泵的振動探頭基數(shù)值較大，在靜態(tài)時最高就有2.7mm/s，當(dāng)運行起來之后，特別是在升速到全速時，振動超過了報警值7.1mm/s,嚴(yán)重影響了運行人員的現(xiàn)場判斷，首先檢查的是振動探頭，但是發(fā)現(xiàn)仍舊沒有改變，最終在模擬試驗更換信號轉(zhuǎn)換卡件的情況下，故障消除，探頭為電渦流信號，把電壓信號送入卡件，卡件把信號轉(zhuǎn)換為電流信號送往上層控制。同時，一些就地指示的溫度計設(shè)計不合理，如APA142LT，該溫度計安裝在泵本體上，溫度計核心為玻璃體，外部有銅殼包裹，同時現(xiàn)場振動較大，玻璃體核心很容易破碎。5.結(jié)語從一開始主給水泵組的現(xiàn)場儀表通道驗證及儀表問題的處理，到控制系統(tǒng)中參與對給水泵系統(tǒng)的控制邏輯要求的各個條件的實